Galaktische Explosion enthüllt neue Details über das Universum

Explodierendes Supernova-Konzept

Viele chemische Elemente werden während einer Supernova-Explosion gebildet, daher kann ihre Untersuchung Wissenschaftlern einen Einblick in die chemische Zusammensetzung des Universums geben.

Neue Forschungen geben Aufschluss über die chemische Entstehung des Universums.

Ein internationales Forscherteam stolperte über eine explodierende Supernova in einer fernen Spiralgalaxie, wobei es Daten aus dem ersten Jahr der interstellaren Beobachtung durch das verwendete

James-Webb-Weltraumteleskop
Das James Webb Space Telescope (JWST oder Webb) ist ein umlaufendes Infrarot-Observatorium, das die Entdeckungen des Hubble-Weltraumteleskops ergänzen und erweitern wird. Es deckt längere Lichtwellenlängen mit stark verbesserter Empfindlichkeit ab und ermöglicht es ihm, in Staubwolken zu sehen, wo sich heute Sterne und Planetensysteme bilden, sowie weiter in die Vergangenheit zu blicken, um die ersten Galaxien zu beobachten, die sich im frühen Universum gebildet haben.

” data-gt-translate-attributes=”[{[{“Attribut”:”data-cmtooltip”, “Format”:”html”}]”>James Webb Weltraumteleskop.

Die jüngste Studie, veröffentlicht in Der

Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe
The Astrophysical Journal Letters (ApJL) ist eine von Experten begutachtete wissenschaftliche Zeitschrift, die sich auf die schnelle Veröffentlichung kurzer, bedeutender Briefe und Artikel zu allen Aspekten der Astronomie und Astrophysik konzentriert. Es ist eine der von der American Astronomical Society (AAS) herausgegebenen Zeitschriften und gilt als eine der renommiertesten Zeitschriften auf diesem Gebiet.

” data-gt-translate-attributes=”[{[{“Attribut”:”data-cmtooltip”, “Format”:”html”}]”>Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe, bietet neue Infrarotmessungen von NGC 1566, einer der hellsten Galaxien in unserer kosmischen Nachbarschaft, die auch als Spanische Tänzerin bekannt ist. Das hochaktive Zentrum der Galaxie liegt etwa 40 Millionen Meilen von der Erde entfernt und hat sie zu einem beliebten Objekt unter Wissenschaftlern gemacht, die versuchen, die Entstehung und Entwicklung von Sternentstehungsnebeln zu verstehen.

In diesem Fall konnten Wissenschaftler eine Supernova vom Typ 1a – die Explosion von Kohlenstoff-Sauerstoff – beobachten

weißer Zwerg
Ein weißer Zwergstern ist der Überrest eines Sterns, der seinen Kernbrennstoff aufgebraucht hat, aber ihm fehlt die Masse, um ein Neutronenstern zu werden. Ein typischer Weißer Zwerg ist nur geringfügig größer als die Erde, aber 200.000 Mal so dicht.

” data-gt-translate-attributes=”[{[{“Attribut”:”data-cmtooltip”, “Format”:”html”}]”>Weißer Zwerg Stern, den Michael Tucker, Fellow am Center for Cosmology and AstroParticle Physics an der Ohio State University und Mitautor der Studie, sagte, Forscher seien beim Studium von NGC 1566 rein zufällig aufgefallen.

„Weiße Zwergexplosionen sind wichtig für die Kosmologie, da Astronomen sie oft als Entfernungsindikatoren verwenden“, sagte Tucker. “Sie produzieren auch einen großen Teil der Elemente der Eisengruppe im Universum, wie Eisen, Kobalt und Nickel.”

Die Forschung wurde dank der PHANGS-JWST-Durchmusterung ermöglicht, die aufgrund ihres umfangreichen Bestands an Sternhaufenmessungen verwendet wurde, um einen Referenzdatensatz zur Untersuchung naher Galaxien zu erstellen. Durch die Analyse von Bildern, die vom Kern der Supernova aufgenommen wurden, wollten Tucker und Co-Autor Ness Mayker Chen, ein Doktorand der Astronomie am Bundesstaat Ohio, der die Studie leitete, untersuchen, wie bestimmte chemische Elemente nach einer Explosion in den umgebenden Kosmos abgegeben werden.

Während des Urknalls wurden beispielsweise leichte Elemente wie Wasserstoff und Helium gebildet, aber schwerere Elemente können nur durch die thermonuklearen Reaktionen erzeugt werden, die innerhalb von Supernovas stattfinden. Das Verständnis, wie diese stellaren Reaktionen die Verteilung von Eisenelementen im Kosmos beeinflussen, könnte den Forschern einen tieferen Einblick in die chemische Entstehung des Universums geben, sagte Tucker.

„Wenn eine Supernova explodiert, dehnt sie sich aus, und dabei können wir im Wesentlichen verschiedene Schichten des Auswurfs sehen, wodurch wir den Kern des Nebels untersuchen können“, sagte er. Angetrieben von einem Prozess namens radioaktiver Zerfall – bei dem ein instabiler

Atom
Ein Atom ist der kleinste Bestandteil eines Elements. Es besteht aus Protonen und Neutronen im Kern und Elektronen, die den Kern umkreisen.

” data-gt-translate-attributes=”[{[{“Attribut”:”data-cmtooltip”, “Format”:”html”}]”>Atom setzt Energie frei, um stabiler zu werden – Supernovae emittieren radioaktive hochenergetische Photonen wie Uran-238. In diesem Fall konzentrierte sich die Studie speziell darauf, wie das Isotop Kobalt-56 in Eisen-56 zerfällt.

Unter Verwendung von Daten der Nahinfrarot- und Mittelinfrarot-Kamerainstrumente von JWST zur Untersuchung der Entwicklung dieser Emissionen stellten die Forscher fest, dass mehr als 200 Tage nach dem ersten Ereignis die Supernova-Ejekta immer noch bei Infrarotwellenlängen sichtbar waren, die von der Boden.

„Dies ist eine dieser Studien, bei der es wirklich besorgniserregend gewesen wäre, wenn unsere Ergebnisse nicht unseren Erwartungen entsprochen hätten“, sagte er. „Wir sind immer davon ausgegangen, dass dem Auswurf keine Energie entweicht, aber bis JWST war das nur eine Theorie.“

Viele Jahre war unklar, ob sich schnell bewegende Partikel, die beim Zerfall von Kobalt-56 in Eisen-56 entstehen, in die Umgebung sickern oder von den Magnetfeldern zurückgehalten werden, die Supernovas erzeugen.

Doch indem sie neue Einblicke in die Kühleigenschaften von Supernova-Auswurfmaterial liefert, bestätigt die Studie, dass Auswurfmaterial in den meisten Fällen nicht den Grenzen der Explosion entkommt. Dies bestätigt viele der Annahmen, die Wissenschaftler in der Vergangenheit darüber gemacht haben, wie diese komplexen Einheiten funktionieren, sagte Tucker.

„Diese Studie bestätigt die wissenschaftliche Arbeit von fast 20 Jahren“, sagte er. “Es beantwortet nicht jede Frage, aber es zeigt zumindest, dass unsere Annahmen nicht katastrophal falsch waren.”

Zukünftige JWST-Beobachtungen werden Wissenschaftlern weiterhin helfen, ihre Theorien über Sternentstehung und -entwicklung zu entwickeln, aber Tucker sagte, dass ein weiterer Zugang zu anderen Arten von Bildgebungsfiltern auch dazu beitragen könnte, sie zu testen und mehr Möglichkeiten zu schaffen, Wunder weit über die Ränder unserer eigenen Galaxie hinaus zu verstehen .

„Die Leistungsfähigkeit von JWST ist wirklich beispiellos“, sagte Tucker. „Es ist wirklich vielversprechend, dass wir diese Art von Wissenschaft durchführen, und mit JWST besteht eine gute Chance, dass wir nicht nur dasselbe für verschiedene Arten von Supernovae tun können, sondern es sogar noch besser machen.“

Referenz: „Serendipitous Nebular-phase JWST Imaging of SN Ia SN 2021aefx: Testing the Confinement of56Co Decay Energy“ von Ness Mayker Chen, Michael A. Tucker, Nils Hoyer, Saurabh W. Jha, Lindsey A. Kwok, Adam K. Leroy, Erik Rosolowsky, Chris Ashall, Gagandeep Anand, Frank Bigiel, Médéric Boquien, Chris Burns, Daniel Dale, James M. DerKacy, Oleg V. Egorov, L. Galbany, Kathryn Grasha, Hamid Hassani, Peter Hoeflich, Eric Hsiao, Ralf S. Klessen, Laura A. Lopez, Jing Lu, Nidia Morrell, Mariana Orellana, Francesca Pinna , Sumit K. Sarbadhicary, Eva Schinnerer, Melissa Shahbandeh, Maximilian Stritzinger, David A. Thilker und Thomas G. Williams, 15. Februar 2023, Die Briefe des astrophysikalischen Journals.
DOI: 10.3847/2041-8213/acb6d8

Die Studie wurde von der National Science Foundation, dem Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada und anderen finanziert.

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